最新刊期
      2025年第46卷第3期

        面向零碳能源消纳的储冷储热技术

      • 基于湖/河水的跨季节/天混合储热技术实践与优化

        杨曙川, 殷勇高, 李晓, 赵栋霖, 崔梦颖
        2025, 46(3): 1-10. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.001
        摘要：热泵技术因其电热转换的高效性已成为中低温供暖领域的主要路径。然而北方冬季缺少稳定热源，因此需要将城市范围内的热源进行跨季节存储，以保证热泵系统供暖的稳定性。基于馆陶地区河水跨季节/天储热工程，利用TRNSYS搭建仿真模型，在固定场地面积限制下对蓄热体各参数进行敏感性分析，并对跨天储热的配置与策略进行优化。结果表明：运行10 a后，蓄热体温升达到3.2 ℃，有效防止了土壤热失衡；埋管间距与深度对系统性能影响最大，当间距为4 m、深度为150 m时，总管长可减小约23%。此外跨天储热应匹配谷电储热量与释热负荷，避免谷电浪费，当制热功率大时，可增大水箱容积并考虑平电释热，以提高谷电利用率，优化后年运行费用减少11.2%。  
        关键词：跨季节储热;河水;峰谷电价;TRNSYS   
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        更新时间：2025-05-30

      • 吸收式储能研究进展

        丁志雄, 隋云任, 吴伟
        2025, 46(3): 11-23. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.011
        摘要：储能可解决能源供需之间的不匹配问题，是可再生能源及废热利用中的重要技术。吸收式储能技术具有高储能密度、高储能效率、低蓄能温度、低热损失及灵活输出形式等优势，近年来备受关注。综述了吸收式储能循环、储能工质及实验样机的最新研究进展。先进储能循环可以有效提高储能密度、提高储能效率、降低蓄能温度；新型储能工质解决了传统盐溶液的结晶问题，为不同应用场景增加了工质对选择，并降低了工质对成本；实验样机的成功研发和测试证实了吸收式储能的优异性能，为其推广应用奠定基础。最后指出了吸收式储能面临的挑战和机遇，展望了其未来的发展方向。  
        关键词：吸收式储能;储能密度;储能效率;蓄能温度;工质对   
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        更新时间：2025-05-30

      • 储放热时间对相变储热单元肋片拓扑结构的影响机理

        谢昀, 赵耀
        2025, 46(3): 24-31. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.024
        摘要：拓扑优化肋片能够有效强化相变储热单元的传热与储热性能。通过建立管壳式相变储热单元二维数学模型，对比研究了不同储、放热时间下的最优肋片，开发了适用于不同储、放热循环的多工况肋片，并采用计盒维数、单位长度表面积对肋片结构定量表征。结果表明：增加储热时间使肋片分支更简单且呈非均匀分布；放热时间超过600 s后，肋片向储热单元中部延长以增大表面积。3 000 s储热-放热循环肋片相比于单工况肋片，传热面积增大80%，单位质量放热量提高37.6%；300 s放热-储热循环肋片的分支末端得到了延展，单位质量储热量提高7.7%。  
        关键词：相变储热;拓扑优化;肋片;自然对流;多工况优化   
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        更新时间：2025-05-30

      • 溶液吸收式蓄能循环特性分析

        陈泽华, 王刚, 赵泳涵, 张群力
        2025, 46(3): 32-38. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.032
        摘要：溶液吸收式蓄能是一种热能存储和释放的新型技术，具有蓄能密度高、热量损失小、流动性好、可实现热能长期储存等优点。蓄能密度和蓄能效率是衡量系统热能储存能力和评估系统能量转化效率的关键指标参数。基于热力学原理，对比研究了6种吸收工质溶液在不同工况条件下的系统蓄能特性和适用性。结果表明：蓄能密度和蓄能效率均随热源温度、冷却水温度的升高而增大，随溶液浓度的升高而减小。热源温度为70~120 ℃、冷凝温度为24~36 ℃时，NaOH-H2O的蓄能密度和蓄能效率最大，CaCl2-H2O的蓄能密度和蓄能效率最小，LiBr-H2O的温度范围适用性最广。  
        关键词：吸收式;蓄能;蓄能密度;蓄能效率   
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        更新时间：2025-05-30

      • 平板填充式相变蓄热水箱蓄放热特性研究

        刘晗意, 张良, 杨洋, 曹家源
        2025, 46(3): 39-47. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.039
        摘要：设计一种平板式储料板填充相变材料的相变蓄热水箱，并建立了相同交错排列方式的蓄热水箱模型。通过实验和模拟，研究了平板填充式相变蓄热水箱的蓄放热性能，以及放水流量对相变材料放热性能的影响，分析了不同放水流量对增强相变材料放热性能的作用。结果表明：在98 L的水箱内以平板方式填充12.15 L的相变材料，使水箱蓄热量增加17.91%，同时改善系统运行的稳定性。通过分析不同放热模式下的流量，发现放水流量处于100~175 L/h时能够保持相变材料放热率达到88%以上，供热水量达到135 L，但随着流量继续增大，流体和相变材料换热不及时，相变材料放热率逐渐降至81.5%，供热水量减至125 L。提升相变材料在蓄热水箱内的放热性能既需确保充足的外部换热条件，也要从根本上提高相变材料的自身换热能力。  
        关键词：相变储热装置;数值模拟;强化换热;复合相变材料   
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        更新时间：2025-05-30

      • 基于蓄能的户用光伏智能用电系统研究

        刘俊红, 孙楠, 陈斯, 吴建恒, 崔萍
        2025, 46(3): 48-56. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.048
        摘要：为增加户用光伏就地消纳能力，满足人们对生活居住环境舒适便捷的需求，提出一种能够满足家庭用电、冬季供暖、夏季制冷、全年生活热水供应需求的户用光伏智能用电系统，其中供暖制冷采用空气源热泵+地暖+风机盘管+蓄能水箱（冬蓄热水、夏蓄冷水）的方式。以山东省某民宅为研究对象，建立了该系统的TRNSYS仿真模型，根据模拟结果和当地当时电价对蓄能运行方案进行优化，并分析了系统的经济性。结果表明：该系统在满足建筑全年用电和保证冬夏季室内温度的同时，还可获得光伏电上网收益，全生命周期内收益最高。空气源热泵最优运行方案为冬季09:00—16:00、22:00—05:00工作，夏季07:00—18:00、22:00—05:00工作；可控型电器在10:00—16:00使用，有储能性电器在11:00—14:00使用，可进一步消储光伏电。蓄能水箱比无水箱时减少46%耗标煤量，节能效果显著。  
        关键词：光伏;空气源热泵;消纳;蓄能   
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        更新时间：2025-05-30

      • 大型液氢储罐绝热结构发展现状及面临挑战

        杨浩楠, 殷靓, 巨永林
        2025, 46(3): 57-66. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.057
        摘要：作为零碳能源及实现“双碳”目标的关键技术，氢能近年来在全球范围内受到广泛关注。液氢存储由于储氢密度大、存储压力低、能量密度高等特点，具有很大的优势。但氢能产业化发展面临诸多关键问题，其中长期大规模存储和远距离输运等技术一直是液氢应用过程中的瓶颈，重要解决途径是发展高效的大规模液氢储运技术和设计建造绝热性能良好的大型液氢储罐。综述了大型液氢储罐存储技术的国内外发展现状，分析液氢在存储中的低温绝热技术、材料热应力等关键问题，指出液氢储运技术上的挑战，并对液氢存储技术的发展方向做出展望。  
        关键词：液氢;储罐;储运;绝热;热应力   
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        更新时间：2025-05-30

      • 应用于未来城市空中交通的eVTOL飞行汽车热管理系统研究

        陈溢群, 巫江虹, 杨槐宇
        2025, 46(3): 67-74. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.067
        摘要：电动垂直起降飞行汽车（eVTOL）是未来城市空中交通发展的可选择技术路线之一，但其动力电池高散热功率需求和应用场景的多变性对热管理系统发起巨大挑战。为解决该难题，设计了多场景eVTOL集成热管理框架，能够同时满足电池和乘员舱的热管理目标。基于Amesim仿真软件搭建了eVTOL热管理仿真平台，研究飞行条件对热管理和续航里程的影响。仿真结果表明：地面温度较高时，提高巡航高度可以减少热管理能耗，巡航温度在10~26 ℃时最大减少4 kW的热管理能耗；执行紧急救援任务时，悬停救援时间超过150 s会造成电池内部温差过大；低有效载荷有利于提升续航里程，空载是满载续航里程的1.33倍。  
        关键词：飞行汽车;电动垂直起降;热管理架构;仿真平台;性能分析   
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        更新时间：2025-05-30

      • 车用CO2热泵空调系统1D-3D动态特性及控制方法研究

        王海丹, 宗硕, 肖迪, 殷翔, 黄龙飞, 王熙熙, 杨李辰, 曹锋
        2025, 46(3): 75-83. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.075
        摘要：跨临界CO2热泵空调系统具有良好的低温制热能力，其运行过程中的动态参数变化对乘员热舒适性的影响重大。为研究乘员舱舒适性以及跨临界CO2热泵空调系统参数动态变化的耦合规律，基于一维仿真软件GT-Suite和三维CFD软件STAR-CCM+搭建了联合仿真模型，建立了乘员舱温度场与热泵空调系统的结构化关联关系，综合分析了热泵空调系统运行过程中车厢动态升/降温特性。结果显示：乘员舱热环境温度分布较不均匀，有必要采用加权PMV（平均热感觉指数）评价乘员舱非均匀热环境。在多PID控制的跨临界CO2汽车热泵空调系统中，使用基于加权PMV舒适度模型的控制方法能够保持系统目标参数的调控稳定。在制冷模式43 ℃环境温度工况下，该控制方法能够降低9.4%的压缩机功耗；在制热模式-10 ℃环境温度工况下，该方法能够降低17.9%的压缩机功耗，该控制方法能够在满足热舒适的前提下降低系统压缩机功耗，有助于提升新能源车续航里程。  
        关键词：CO2;汽车热泵空调;联合仿真;加权热舒适性模型   
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        更新时间：2025-05-30

      • 多箱电池包直冷热管理系统的实验研究

        李鑫盛, 贾腾, 赵耀, 姜山, 代彦军
        2025, 46(3): 84-90. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.084
        摘要：随着锂离子电池功率密度不断提高以及高功率快充技术的发展，电池热管理系统的设计已成为研究的重点和难点。基于吹胀式冷板构建了一种多箱电池包直冷热管理系统，并对系统在不同运行工况下的性能表现进行了实验研究。结果表明：在0.5 C倍率充电工况下，压缩机转速为2 400 r/min时，系统的平均性能系数（COP）可达到5.83，冷板的最大无量纲压力损失系数为6.27%，冷板间最大温差为1.90 ℃。冷板间的温差随着压缩机转速升高和冷板热载荷的增加而增大，冷板间的最大温差为3.99 ℃。系统COP随着压缩机转速的升高而降低，系统COP最高可达7.41。  
        关键词：热管理系统;直冷;多箱电池包;性能系数   
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        更新时间：2025-05-30

      • 内混式核子器临界成雪高度的测量分析

        赵巍, 韩雅倩, 张华, 陈鹏举, 傅俊元
        2025, 46(3): 91-97. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.091
        摘要：为研究人工造雪机内混式单孔核子器的临界成雪高度，实验测量了在不同气水压力比及环境温度下的临界成雪高度阈值，分析了气水压力比及环境温度对临界成雪高度阈值的影响。结果表明：在气水压力比为0.40 MPa∶0.40 MPa的工况下，当环境温度为-5 ℃和-10 ℃时，临界成雪高度阈值不存在，但环境温度为-15 ℃时，可以实现成雪，临界成雪高度阈值为50~55 cm。当气水压力比为0.50 MPa∶0.45 MPa和0.50 MPa∶0.40 MPa时，-5、-10、-15 ℃环境温度条件下均能成雪，且气水压力比及环境温度对临界成雪高度具有一定的影响。在相同环境温度下，气水压力比越大，临界成雪高度越小；在保持气水压力比不变的情况下，随着环境温度从-5 ℃降至-15 ℃，临界成雪高度则随之减小，且在-10~-5 ℃温度区间变化趋势较为显著。  
        关键词：人工造雪;制冷系统;临界成雪高度;运行工况   
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        更新时间：2025-05-30

      • 室外造雪机用核子器两相流动过程与雾化规律研究

        郝亚辉, 吴海峰, 徐荣吉, 张华, 王瑞祥
        2025, 46(3): 98-103. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.098
        摘要：核子器对促进人工造雪的液滴快速成核、结晶、成雪过程具有重要作用。针对室外造雪机用的通用核子器，设计了可视化实验平台，研究了核子器内部气液两相流动过程以及对雾化行为的影响规律。结果表明：核子器内部呈两相环形流动，外部形成了连续的空锥形喷雾场。随着气液压力比（ΦGL）的增加，界面扰动波在内部气液两相流动过程中逐渐消失。随着空气核占据更多的空间，液膜厚度逐渐减小且变得均匀稳定，雾化效率和雾化质量均得到显著提升。当ΦGL从20%增至67%时，液滴分布的均匀性和稳定性分别提高了17%和60%。  
        关键词：室外造雪机;核子器;内部流型;粒径分布;科技冬奥   
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        更新时间：2025-05-30

      • 空间用氦有阀线性压缩机电机性能研究

        刘康俊, 沙鑫权, 李子成, 黄琦, 应孔快, 丁磊, 刘少帅, 蒋珍华, 吴亦农
        2025, 46(3): 104-112. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.104
        摘要：有阀线性压缩机是空间液氦温区节流制冷机的关键部件，直线电机作为有阀线性压缩机的驱动部件，其电机力与气体力的匹配关系将直接影响压缩机的性能。基于等效气体力模型，建立了直线电机的仿真模型，搭建了有阀线性压缩机实验台，分析了不同工况下仿真结果和实验结果，研究了不同工况下的压缩机性能，并验证了气体力线性化的可靠性。研究结果表明：在充气压力为0.2 MPa和活塞行程为5 mm时，实验和仿真的共振频率均为50 Hz，电机效率为84.3%。输入功、电压、电流和电机效率最大相对误差分别为25.8%、21.7%、22.7%和13.5%。说明压缩机的电机效率与其共振频率有关，在共振频率与运行频率一致时，压缩机的电机效率最高。  
        关键词：有阀线性压缩机;气体力线性化;直线电机;电机效率;共振频率   
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        更新时间：2025-05-30

      • 风-水-风系统的数据中心冷却系统水侧大温差方案

        井洋, 谢晓云, 江亿
        2025, 46(3): 113-122. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.113
        摘要：数据中心冷却系统节能是提高数据中心能效的主要方式。通过对常见的风-水-风冷却系统进行热学分析，发现机房空调的风侧与水侧存在极大的流量不匹配损失，因此提出水侧大温差系统形式。相比于小温差方案，大温差冷却系统可大幅增加全年自然冷却比例，降低输配能耗，冷却系统总能耗可减少约20%~30%。水侧大温差方案会增加机房空调的传热面积和成本，但冷却塔、制冷机、循环水泵、蓄冷罐、管路和阀门的投资均会降低，冷却系统总投资能够降低15%~25%。大温差冷却系统可以简化运行调节，全年无需调节阀门，使室外温度变化和IT负载变化调控方式解耦，减少运维工作量。  
        关键词：数据中心;串联换热网络;流量匹配;大温差   
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        更新时间：2025-05-30

      • 基于冷链物联网时间-温度的冷鲜肉供应链优化研究

        谢如鹤, 孟祥超, 邹毅峰, 刘广海, 廖晶, 瑭杰
        2025, 46(3): 123-129. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.123
        摘要：随着冷链物联网技术的发展，实时温度监控和数据共享已成为提升冷鲜肉供应链管理效率的重要手段。通过提出一种基于冷链物联网的时间-温度协调优化策略来提升冷鲜肉供应链的运营效率。基于预测微生物学和系统可靠性理论，研究了时间和温度对冷鲜肉品质变化的影响，构建了冷鲜肉的品质变化模型和冷鲜肉供应链的能耗模型，并以冷鲜鸡供应链为案例进行分析。研究表明：冷鲜肉供应链中存在一个最佳的新鲜度水平，能够使供应链效益达到最大化；当某一环节的新鲜度偏离该最佳新鲜度水平，可通过后续环节调整时间和温度，实现供应链效益的最大化。  
        关键词：冷链物流;生鲜食品供应链;鲜度;时间-温度;易腐货物   
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        更新时间：2025-05-30

      • 闭式热泵衣物干燥系统多工况性能研究与分析

        弓亲亲, 穆永超, 罗景辉, 刘伟
        2025, 46(3): 130-137. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.130
        摘要：为研究不同干燥工况对闭式衣物热泵干燥系统性能的影响，通过控制单一变量的方法，以循环风量、膨胀阀开度和干燥箱进风温度为变量，研究其对系统制热量、热泵系统能效（SCOP）、冷量利用率（ER）及损失的影响并进行分析。结果表明：膨胀阀开度为70%，循环风量由500 m3/h升至1 000 m3/h时，系统制热量增大，增幅为59.73%，SCOP、ER和损失减小，降幅分别为31.29%、56.65%和31.31%；循环风量为1 000 m3/h，膨胀阀开度由20%升至70%时，系统制热量、SCOP和ER增大，增幅分别为32.58%、6.51%和29.51%，损失减小，降幅为12.44%；膨胀阀开度为70%、循环风量为1 000 m3/h，干燥箱进风温度由40 ℃升至70 ℃时，系统制热量增大，增幅为43.71%，SCOP、ER和损失减小，降幅分别为11.22%、60.84%和14.17%。分析研究结果可知，降低循环风量、干燥箱进风温度以及提高膨胀阀开度均有利于改善系统性能，达到节能的目的。  
        关键词：闭式热泵干燥系统;制热量;能效;冷量利用率;损失   
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        更新时间：2025-05-30

      • 多通路并联式脉动热管热开关特性研究

        毕天朔, 吕晏, 邵轩, 徐荣吉
        2025, 46(3): 138-144. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.138
        摘要：搭建了多通路并联式脉动热管热开关性能实验台，以氟代醚HFE-7100为工质，充灌率为80%，采用水浴加热、水浴冷却的方式调控脉动热管加热和冷却温度，实验研究了不同冷却温度下脉动热管的热开关特性。结果表明：多通路并联式脉动热管完全启动后蒸发段平均温度降低，冷凝段平均温度升高，热阻减小，传热性能迅速提升，温度及热阻变化过程呈现阶梯性骤然变化，可以作为热开关。随冷却温度的升高，热开关闭合时间与开关温度增大，10 ℃冷却温度下热开关闭合时间为12 s，开关温度为59.3 ℃。并且更高的冷却温度下，热开关性能更好，开关比与传热功率增量更大，当冷却温度为30 ℃时，热开关闭合后传热功率增加了26.8 W，开关比为5.05。  
        关键词：脉动热管;热开关;开关比;冷却温度   
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        更新时间：2025-05-30

      • 基于模型辨识方法的建筑供暖系统能耗预测研究

        曲明璐, 杜尚赫, 张欣林, 于震, 李怀
        2025, 46(3): 145-150. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.145
        摘要：利用机器学习技术深入分析楼宇产生的时间序列历史数据，基于黑箱模型竞争寻优的算法，开发了一种通用的模型辨识方法，通过多项式回归、人工神经网络、极端梯度提升3种机器学习方法竞争寻优确定最终的辨识模型。以北京市某近零能耗办公建筑为研究对象，基于建筑历史数据和TRNSYS供暖系统仿真模型数据，通过开发的模型辨识方法建立了建筑的负荷预测模型和设备能耗模型，在部署期间预测R2值和总能耗误差值分别为0.87和5.18%。通过该模型辨识方法建立的预测模型精度较高，为后续系统能耗优化提供可靠依据。  
        关键词：模型辨识;机器学习;TRNSYS;近零能耗建筑   
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        更新时间：2025-05-30

      • 诱发成核对卵巢组织慢速冷冻的影响

        叶娜, 徐强, 刘晨曦, 曹裕坤, 周新丽
        2025, 46(3): 151-157. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.151
        摘要：卵巢组织冻存是女性生育力保存的重要方法，慢速冷冻卵巢组织卵泡存活率较低，自体移植效率低。通过诱发成核对卵巢组织降温程序进行优化，分析了成核温度和成核后降温速率对卵巢组织冷冻保存效果的影响。将程序降温仪与超声波诱发成核设备结合，实现超声波诱发成核并优化了超声波强度，对复温后的卵巢存活率和组织学形态进行评估。结果表明：引入诱发成核的降温程序对卵巢组织损伤减小，当在-11 ℃诱发成核，成核后降温速率为1 ℃/min时，卵泡存活率达88.02%。超声波成核设备可对样品进行无接触式诱发成核，降低了污染风险，提高了成核的成功率，冻存卵巢组织卵泡存活率达88.38%。通过程序的优化以及设备的改进提高了卵巢组织冷冻保存效果，降低了冷冻保存过程中引入污染的风险，为临床上卵巢组织慢速冷冻保存提供了新的方法。  
        关键词：卵巢组织;冷冻保存;慢速冷冻;超声植冰   
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        更新时间：2025-05-30

      • 人脐带间充质干细胞新型冻存液实验研究

        张鹏, 刘宝林
        2025, 46(3): 158-166. DOI: 10.12465/j.issn.0253-4339.2025.03.158
        摘要：细胞库普遍使用的二甲基亚砜（Me2SO）对细胞和人体均有较强的副作用，因此亟需一种方案来替代Me2SO并具有与Me2SO产品相当的效果。实验以人脐带间充质干细胞为研究材料，首先通过差示扫描量热仪和低温显微系统测定了海藻糖、葡萄糖和L-脯氨酸的热物性及其对冰晶生长的调控，在此基础上通过冻存实验确定了冻存液中各组分的浓度，并验证了冻存后细胞的活性和功能。结果显示，使用新型干细胞冻存液（1.25 mol/L乙二醇+10 g/L乳清蛋白+0.1 mol/L海藻糖+Normosol-R注射液）冻存后的细胞存活率（92.42%±0.28%）和回收率（87.80%±4.22%）与传统冻存液（体积分数为10%Me2SO）无显著性差异。冻存细胞培养3 d后细胞数量为（12.42±0.60）× 106个（增殖倍数为4.97），且细胞表型与新鲜细胞无显著性差异。新型干细胞冻存液解决了细胞低温保存中的“Me2SO-free”问题，具有潜在的应用前景。  
        关键词：低温保存;细胞治疗;干细胞;无Me2SO;细胞冻存液   
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        更新时间：2025-05-30
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